enseignes et afficheurs à led

Enseignes et afficheurs à LED

LED, lumière et couleur

Prof. Alain Tiedeu

LED, lumière et couleur

Enseignes et afficheurs à LED | LED, lumière et couleur

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LED, lumière et couleur

• Energie et radiations

• Couleur des radiations

• Applications aux LED

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Transitions énergétiques

• Rappel des éléments du modèle de Bohr

• Électron qui reçoit de l’énergie et passe à une couchesupérieure : absorption

• Électron qui émet de l’énergie et passe à une coucheinférieure: émission

• Naturellement, électron a tendance à re-émettre del’énergie et passer à la couche inférieure: émissionspontanée

• Émission peut être stimulé

• Émission d’énergie se fait sous forme de lumière

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Bandes d'énergie

• (1 couche => 1 valeur d’énergie) est approximative etcorrespond à atome isolé

• Pour N (grand) atomes, ils dépendent les uns des autres

=> Niveaux d’énergie entrelacés

•On passe des niveaux à des bandes d’énergie

• Les transitions ont lieu entre les sous-niveauxdes bandes d’énergie

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Relation énergie-lumière

• Relation de Planck-Einstein lie l’énergie à la longueurd’onde de la lumière manière suivante :

h est la constante de Planck , c la vitesse de la lumièreet λ la longueur d’onde

• Pour une transition entre 2 sous-niveaux 1 et 2, on a :

λ est la longueur d’onde de la lumière émise/reçue

• Chaque valeur de λ correspond à une couleur de lumière

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Application à la LED

• LED alimentée

• Courant passe dans la LED

• Transitions énergétiques des électrons dans le matériau de la LED

(l'intensité du courant influence les transitions)

• => Lumière de longueur d’onde λ

• Chaque valeur de λ correspond à une couleur de lumière

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Couleur de la radiation émise

Examinons trois façons de déterminer la couleur de la radiation émise :

• Alliages spéciaux issus de la recherche,

• Astuces

• Synthèse de couleurs

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Alliages et couleur de radiation

•Depuis les années 1960, la recherche a permis dedécouvrir des alliages d'élémen chimiques qui,utilisés dans la fabrication des LED permettentd’émettre des radiation de couleurs différentes

•Quelques exemples sont donnés dans ce tableau :

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Astuces

• Etaler plusieurs couches de phosphore de couleurs différentes sur une jonction PN qui aurait

produit de la lumière bleue (Nitrure de Gallium-Indium).

Une fraction de la lumière bleue initiale subit l’effet dit « Stokes shift » et est transformée enlongueur d’onde plus longue. C’est le principe utilisé dans les ampoules fluorescentes.

• Ajouter Arséniure-Phosphure de Gallium (Rouge) sur Phosphure de Gallium (Vert). On obtient

du Jaune (cf. synthèse des couleurs)

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Synthèse de couleurs

• Synthèse de couleurs

• = obtention d’autres couleurs à partir

des couleurs de base dites primaires

• Synthèse additive utilise Rouge, Vert, Bleu

• Synthèse soustractive utilise Cyan, Magenta, Jaune Synthèse additive Synthèse soustractive

• Triplet de LED pour générer les couleurs voulues

• LED RGB = Red Green Blue

• LED souvent reliées par l’anode ou par la cathode

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Synthèse de couleurs avec une LED RGB

•On peut générer 7 couleurs avec une LED RGB

• Les 3 couleurs de base rouge, vert et bleu

• Les 3 couleurs composées jaune, cyan et magenta

• Le blanc en allumant les 3 LED

• ... et le noir en les éteignant

•On peut générer toute les couleurs avec du PWM

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• Couleur des radiations

• Applications aux LED